CN108820174B - 一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，包括：壳体、压载机构、执行机构，所所述压载机构与所述执行机构连接于所述壳体。本发明的优点：本发明采用电磁铁作为触发源具有响应速度快的特点，利用机械挂钩与弹簧作为执行机构具有安装简单，维护方便的特点，利用长短销轴作为压载装置导轨则可以在大倾角下完成抛载，具有可靠性高，安全性能好的优势。

Description

一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置

技术领域

本发明涉及一种水下航行器抛载装置技术领域，具体涉及一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置。

背景技术

众所周知，海洋深处蕴藏着大量的油气资源。而面对日益枯竭的陆地资源以及人类社会不断增长的需求，能够在在大深度环境下完成各项探测和作业任务的水下机器人得到了飞速发展。

水下自主航行器(AUV)作为水下机器人的一个重要分支，因其具有活动范围大，自动化程度高，作业效率突出的特点而一直受到了世界各国的重视。然而，提高AUV智能化、增大其下潜深度及作业范围、提高其自身安全性等一直是AUV研究和实用化过程中受到关注的问题。由于AUV采用无人控制，无缆的工作方式，在复杂海域中，其自身的安全受到了多方面的“考验”，在2003年以及2005年，日本的“海沟”号水下机器人和英国的AUTOSUB2型AUV分别在执行任务中丢失，一旦AUV在作业过程中出现状况，若不能及时发现与打捞，轻则会造成任务失败，重则则会发生航行器丢失损坏，造成重大损失。

安全保障装置能够在AUV发生故障时，选择适当的自救方式实现机器人的上浮，而水下机器人的安全上浮方式大多以抛载完成。安全抛载装置通过抛弃载荷重物，例如铅块，铁块等从而使水下自主航行器获得正浮力，完成紧急上浮，进而发出求救信号。对于AUV来说，研制小型化通用化的可靠释放机构具有重要研究意义和应用价值。电磁铁应用于水下自主航行器具有一定的优势：结构简单，体积小、行程大、安全可靠性高；能源消耗较小；实时触发，无延时；机械装置作为执行机构则有着更换重物操作简便，维护需求低的特点。目前采用电磁铁触发抛载的水下自主航行器系统都根据自身情况量身定做，不完全具备通用性以及模块化的特点。

本发明面向大深度回转体以及异型水下自主航行器的抛载需求，开发设计出一种可自承压、模块化程度高、高可靠的通用型水下机器人电磁抛载装置。它具有结构紧凑，响应速度快的特点并具备两个轴销作为抛载滑轨，可保证在载荷在大倾斜角度下顺利脱落。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，保证在载荷在大倾斜角度下顺利脱落。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，包括：壳体、压载机构、执行机构，所述壳体由耐压安装支架、O型密封圈、密封盖板、密封垫圈、耐压封头、封头内六角螺钉、水密接插件、内六角螺钉组成，所述压载机构由机械挂钩、复位扭簧、平头螺钉、U型连接块、连接块螺钉、电磁铁支架、电磁铁支架螺钉、行程推杆、行程螺母、电磁铁、电磁铁螺钉、电磁铁复位弹簧、电磁铁外壳、电磁铁外壳螺钉组成，所述执行机构由载荷铅块、载荷弹簧、短限位销、短限位销螺钉、长限位销、长限位销螺钉组成，所述压载机构与所述执行机构连接于所述壳体，所述密封垫圈设于所述耐压安装支架的密封槽之中，所述密封盖板与所述耐压封头通过所述封头内六角螺与所述耐压安装支架密封连接，所述水密接插件通过所述内六角螺钉固定于所述耐压安装支架侧面，所述O型密封圈设于所述行程推杆与所述耐压安装支架之间且径向密封，所述平头螺钉穿过所述复位扭簧与所述机械挂钩的中部孔位且与所述耐压安装支架连接，所述连接块螺钉穿过所述机械挂钩的上部孔位与所述U型连接块连接，所述U型连接块设于所述行程推杆，所述行程推杆通过所述电磁铁螺钉固定于所述电磁铁，所述电磁铁尾部设有所述电磁铁复位弹簧，所述电磁铁与所述电磁铁复位弹簧分别伸入所述电磁铁外壳中，所述电磁铁外壳通过所述电磁铁外壳螺钉与所述电磁铁支架连接，所述电磁铁支架通过所述电磁铁支架螺钉固定于所述耐压安装支架。

对本发明进一步的描述，所述载荷弹簧镶嵌于所述载荷铅块的弹簧卡槽中且挤压固定于耐压安装支架，所述载荷铅块与所述短限位销通过所述短限位销螺钉相连，所述短限位销嵌套于所述长限位销，所述长限位销通过所述长限位销螺钉与所述耐压安装支架连接。

对本发明进一步的描述，所述载荷铅块底面为型面设计。

与现有技术相比，本发明的优点：本发明采用电磁铁作为触发源具有响应速度快的特点，利用机械挂钩与弹簧作为执行机构具有安装简单，维护方便的特点，利用长短销轴作为压载装置导轨则可以在大倾角下完成抛载，具有可靠性高，安全性能好的优势。

附图说明

图1是本发明整体的结构示意图；

图2是本发明外壳的爆炸示意图；

图3是本发明执行结构的爆炸示意图；

图4是本发明压载机构的爆炸示意图。

附图标记：1-耐压安装支架、2-型密封圈、3-密封盖板、4-密封垫圈、5-耐压封头，6-封头内六角螺钉、7-水密接插件、8-内六角螺钉、9-机械挂钩、10-复位扭簧、11-平头螺钉、12-U型连接块、13-连接块螺钉、14-电磁铁支架、15-电磁铁支架螺钉、16-行程推杆、17-行程螺母、18-电磁铁、19-电磁铁螺钉、20-电磁铁复位弹簧、21-电磁铁外壳、22-电磁铁外壳螺钉、23-载荷铅块、24-载荷弹簧、25-短限位销、26-短限位销螺钉、27-长限位销、28-长限位销螺钉、101-外壳、102-压载机构、103-执行机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1至图4所示：

一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，包括：壳体101、压载机构102、执行机构103，壳体101由耐压安装支架1、O型密封圈2、密封盖板3、密封垫圈4、耐压封头5、封头内六角螺钉6、水密接插件7、内六角螺钉8组成，压载机构102由机械挂钩9、复位扭簧10、平头螺钉11、U型连接块12、连接块螺钉13、电磁铁支架14、电磁铁支架螺钉15、行程推杆16、行程螺母17、电磁铁18、电磁铁螺钉19、电磁铁复位弹簧20、电磁铁外壳21、电磁铁外壳螺钉22组成，执行机构103由载荷铅块23、载荷弹簧24、短限位销25、短限位销螺钉26、长限位销27、长限位销螺钉28组成，压载机构102与执行机构103连接于壳体101，密封垫圈4设于耐压安装支架1的密封槽之中，密封盖板3与耐压封头5通过封头内六角螺6与耐压安装支架1密封连接，水密接插件7通过内六角螺钉8固定于耐压安装支架1侧面，O型密封圈2设于行程推杆16与耐压安装支架1之间且径向密封，平头螺钉11穿过复位扭簧10与机械挂钩9的中部孔位且与耐压安装支架1连接，连接块螺钉13穿过机械挂钩9的上部孔位与U型连接块12连接，U型连接块12设于行程推杆16，行程推杆16通过电磁铁螺钉19固定于电磁铁18，电磁铁18尾部设有电磁铁复位弹簧20，电磁铁18与电磁铁复位弹簧20分别伸入电磁铁外壳21中，电磁铁外壳21通过电磁铁外壳螺钉22与电磁铁支架14连接，电磁铁支架14通过电磁铁支架螺钉15固定于耐压安装支架1。

载荷弹簧24镶嵌于载荷铅块23的弹簧卡槽中且挤压固定于耐压安装支架1，载荷铅块23与短限位销25通过短限位销螺钉26相连，短限位销25嵌套于长限位销27，长限位销27通过长限位销螺钉28与耐压安装支架1连接。

载荷铅块20底面为型面设计。

在本实施例中，抛载装置使用前准备：

本发明的抛载装置具有自承压的特点，最大可承受30Mpa水压，其中密封垫圈4安装在耐压安装支架1的密封槽之中，密封盖板3和耐压封头5通过封头内六角螺钉6与耐压安装支架1连接并完成端面密封，水密接插件7通过内六角螺钉8安装在耐压安装支架1侧面，O型密封圈2安装在行程推杆16和耐压安装支架1之间完成径向密封。此外，压载机构三中的载荷铅块20底面具有型面设计，整体抛载装置可以直接通过螺钉和耐压安装支架1安装在水下自主航行器中。使用前，对电磁铁18断电，行程推杆16处于最大位移张开位置并使得机械挂钩9处于紧张状态；将载荷铅块23与短限位销25通过短限位销螺钉26相连成为一个整体，将载荷弹簧24镶嵌于压载铅块23的弹簧卡槽中，并将短限位销25顺着长限位销27向耐压安装支架1方向挤压。在此过程中机械挂钩9受力先放松，之后又因为扭簧10的作用再次紧张。最终短限位销25嵌套在长限位销27之上，载荷弹簧24压缩于压载铅块23与耐压安装支架1之间，机械挂钩卡在压载铅块23环向卡槽之中，完成使用前准备阶段。

抛载装置工作过程：

当水下自主航行器在作业过程中发生故障时，安全抛载装置接收到相应的故障信号开始工作。首先，电磁铁18接受电源模块发来的电信号开始工作，电磁铁18中的线圈通断产生电磁吸力，拉动行程推杆16向电磁铁18方向移动，压缩电磁铁18内部的复位弹簧20。另一方面由于行程推杆16与U型连接块12相连而会拉动机械挂钩9发生位移，在平头螺钉11的约束下，机械挂钩9脱离载荷铅块23的环向卡槽，从而失去对载荷铅块23的约束。此时，由于载荷弹簧24压缩于载荷铅块23与耐压安装支架1之间，失去约束后会产生一个向下的弹力使得载荷铅块23脱离抛载装置。另外，载荷铅块23与短限位销25通过短限位销螺钉26相连成为一个整体，短限位销25会带着载荷铅块23顺着其嵌套的长限位销27沿着垂向滑落，完成抛载工作。

抛载装置复位过程：

由于抛载装置所需的电信号是瞬时信号，当电信号消失后，抛载装置完成工作。此时，电磁铁18失去电信号后线圈断电从而失去吸引力，这时行程推杆16在电磁铁18内部的复位弹簧20的作用下回到初始状态。从而推动U型连接块12以及机械挂钩9使它们也处于初始状态。更换载荷铅块23和短限位销25后完成抛载装置的复位过程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，包括：壳体(101)、压载机构(102)、执行机构(103)，其特征在于，所述壳体(101)由耐压安装支架(1)、O型密封圈(2)、密封盖板(3)、密封垫圈(4)、耐压封头(5)、封头内六角螺钉(6)、水密接插件(7)、内六角螺钉(8)组成，所述压载机构(102)由机械挂钩(9)、复位扭簧(10)、平头螺钉(11)、U型连接块(12)、连接块螺钉(13)、电磁铁支架(14)、电磁铁支架螺钉(15)、行程推杆(16)、行程螺母(17)、电磁铁(18)、电磁铁螺钉(19)、电磁铁复位弹簧(20)、电磁铁外壳(21)、电磁铁外壳螺钉(22)组成，所述执行机构(103)由载荷铅块(23)、载荷弹簧(24)、短限位销(25)、短限位销螺钉(26)、长限位销(27)、长限位销螺钉(28)组成，所述压载机构(102)与所述执行机构(103)连接于所述壳体(101)，所述密封垫圈(4)设于所述耐压安装支架(1)的密封槽之中，所述密封盖板(3)与所述耐压封头(5)通过所述封头内六角螺钉 (6)与所述耐压安装支架(1)密封连接，所述水密接插件(7)通过所述内六角螺钉(8)固定于所述耐压安装支架(1)侧面，所述O型密封圈(2)设于所述行程推杆(16)与所述耐压安装支架(1)之间且径向密封，所述平头螺钉(11)穿过所述复位扭簧(10)与所述机械挂钩(9)的中部孔位且与所述耐压安装支架(1)连接，所述连接块螺钉(13)穿过所述机械挂钩(9)的上部孔位与所述U型连接块(12)连接，所述U型连接块(12)设于所述行程推杆(16)，所述行程推杆(16)通过所述电磁铁螺钉(19)固定于所述电磁铁(18)，所述电磁铁(18)尾部设有所述电磁铁复位弹簧(20)，所述电磁铁(18)与所述电磁铁复位弹簧(20)分别伸入所述电磁铁外壳(21)中，所述电磁铁外壳(21)通过所述电磁铁外壳螺钉(22)与所述电磁铁支架(14)连接，所述电磁铁支架(14)通过所述电磁铁支架螺钉(15)固定于所述耐压安装支架(1)。

2.根据权利要求1所述的一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，其特征在于，所述载荷弹簧(24)镶嵌于所述载荷铅块(23)的弹簧卡槽中且挤压固定于耐压安装支架(1)，所述载荷铅块(23)与所述短限位销(25)通过所述短限位销螺钉(26)相连，所述短限位销(25)嵌套于所述长限位销(27)，所述长限位销(27)通过所述长限位销螺钉(28)与所述耐压安装支架(1)连接。

3.根据权利要求1所述的一种大深度水下自主航行器电磁抛载装置，其特征在于，所述载荷铅块(20)底面为型面设计。

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